Compressores, ventiladores e sopradores – Noções básicas

Compressores, ventiladores e sopradores são amplamente utilizados em diversos setores industriais. Esses dispositivos são bastante adequados para processos complexos e tornaram-se indispensáveis ​​para algumas aplicações específicas. Abaixo, seguem algumas definições simples:

• Compressor:Um compressor é uma máquina que reduz o volume de gás ou líquido criando alta pressão. Podemos também dizer que um compressor simplesmente comprime uma substância, geralmente um gás.
• Fãs:Um ventilador é uma máquina usada para movimentar fluidos ou ar. Ele é acionado por um motor elétrico que gira as pás fixadas a um eixo.
• Sopradores:Um soprador é uma máquina que movimenta ar a uma pressão moderada. Ou, de forma mais simples, sopradores são usados ​​para soprar ar/gás.

A principal diferença entre os três dispositivos acima reside na forma como movimentam ou transmitem ar/gás e induzem pressão no sistema. Compressores, ventiladores e sopradores são definidos pela ASME (American Society of Mechanical Engineers) como a razão entre a pressão de descarga e a pressão de sucção. Os ventiladores apresentam uma razão específica de até 1,11, os sopradores de 1,11 a 1,20 e os compressores, acima de 1,20.

Tipos de compressores

Os tipos de compressores podem ser agrupados principalmente em dois:Deslocamento Positivo e Dinâmica

Os compressores de deslocamento positivo são novamente de dois tipos:Rotativo e Alternativo

• Os tipos de compressores rotativos são: de lóbulos, de parafuso, de anel líquido, espiral e de palhetas.
• Os tipos de compressores alternativos são: de diafragma, de dupla ação e de ação simples.

Os compressores dinâmicos podem ser categorizados em centrífugos e axiais.

Vamos entender isso em detalhes.

Compressores de deslocamento positivoUtiliza-se um sistema que induz um volume de ar em uma câmara e, em seguida, reduz o volume da câmara para comprimir o ar. Como o nome sugere, há um deslocamento do componente que reduz o volume da câmara, comprimindo assim o ar/gás. Por outro lado, em umcompressor dinâmico, ocorre uma mudança na velocidade do fluido, resultando em energia cinética que cria pressão.

Os compressores alternativos utilizam pistões quando a pressão de descarga do ar é alta, a quantidade de ar bombeada é baixa e a velocidade do compressor é baixa. São adequados para taxas de compressão e volumes de gás médios e altos. Por outro lado, os compressores rotativos são adequados para pressões baixas e médias e para grandes volumes. Esses compressores não possuem pistões nem virabrequim. Em vez disso, possuem parafusos, palhetas, espirais, etc. Portanto, podem ser categorizados com base nos componentes que os compõem.

Tipos de compressores rotativos

• Compressor de espiral: Neste equipamento, o ar é comprimido por meio de duas espirais. Uma espiral é fixa e não se move, enquanto a outra se move em um movimento circular. O ar fica aprisionado dentro da espiral e é comprimido no centro dela. Esses compressores geralmente são projetados sem óleo e exigem pouca manutenção.
• Palheta: Consiste em palhetas que se movem para dentro e para fora dentro de um impulsor, e a compressão ocorre devido a esse movimento de varredura. Isso força o vapor a entrar em seções de pequeno volume, transformando-o em vapor de alta pressão e alta temperatura.
• Lóbulo: Este consiste em dois lóbulos que giram dentro de uma carcaça fechada. Esses lóbulos estão defasados ​​em 90 graus um em relação ao outro. À medida que o rotor gira, o ar é aspirado pela entrada da carcaça do cilindro e expelido com força pela saída, vencendo a pressão do sistema. O ar comprimido é então direcionado para a linha de distribuição.
• Compressor de parafuso: Este compressor é equipado com dois parafusos interligados que aprisionam o ar entre o parafuso e a carcaça, comprimindo-o e liberando-o a uma pressão mais alta pela válvula de descarga. Os compressores de parafuso são adequados e eficientes para aplicações que exigem baixa pressão de ar. Em comparação com um compressor alternativo, o fornecimento de ar comprimido neste tipo de compressor é contínuo e ele opera silenciosamente.
• Compressor tipo scroll: Os compressores tipo scroll possuem espirais acionadas pelo motor principal. As bordas externas das espirais aprisionam o ar e, à medida que giram, o ar se desloca de fora para dentro, sendo comprimido devido à redução da área. O ar comprimido é conduzido através do espaço central da espiral até a linha de distribuição.
• Anel líquido: Este sistema consiste em pás que se movem para dentro e para fora dentro de um impulsor, e a compressão ocorre devido a esse movimento de varredura. Isso força o vapor a se concentrar em seções de pequeno volume, transformando-o em vapor de alta pressão e alta temperatura.
• Nesse tipo de compressor, as palhetas são construídas dentro de uma carcaça cilíndrica. Quando o motor gira, o gás é comprimido. Em seguida, um líquido, geralmente água, é alimentado no dispositivo e, por aceleração centrífuga, forma um anel líquido através das palhetas, que por sua vez forma uma câmara de compressão. Ele é capaz de comprimir todos os gases e vapores, mesmo com poeira e líquidos.

• Compressor alternativo

• Compressores de ação simples:Possui um pistão que funciona com ar apenas em uma direção. O ar é comprimido somente na parte superior do pistão.
• Compressores de dupla ação:Possui dois conjuntos de válvulas de sucção/admissão e de descarga em ambos os lados do pistão. Ambos os lados do pistão são utilizados na compressão do ar.

• Compressores dinâmicos

  A principal diferença entre compressores de deslocamento e compressores dinâmicos é que um compressor de deslocamento opera com vazão constante, enquanto um compressor dinâmico, como os centrífugos e axiais, opera com pressão constante e seu desempenho é afetado por condições externas, como variações na temperatura de entrada. Em um compressor axial, o gás ou fluido flui paralelamente ao eixo de rotação, ou seja, axialmente. Trata-se de um compressor rotativo capaz de pressurizar gases continuamente. As pás de um compressor axial são relativamente próximas umas das outras. Em um compressor centrífugo, o fluido entra pelo centro do rotor e se move para fora através da periferia, guiado por pás, reduzindo a velocidade e aumentando a pressão. Também é conhecido como turbocompressor. São compressores eficientes e confiáveis. No entanto, sua taxa de compressão é menor que a dos compressores axiais. Além disso, os compressores centrífugos são mais confiáveis ​​se as normas API (American Petroleum Institute) 617 forem atendidas.

  Tipos de fãs

  Dependendo de seus designs, os principais tipos de ventiladores são os seguintes:

• Ventilador centrífugo:
• Nesse tipo de ventilador, o fluxo de ar muda de direção. Eles podem ser inclinados, radiais, com pás curvadas para frente, para trás, etc. Esses tipos de ventiladores são adequados para altas temperaturas e velocidades de ponta de pás baixas a médias em altas pressões. Podem ser usados ​​com eficácia em fluxos de ar altamente contaminados.
• Ventiladores Axiais:Nesse tipo de ventilador, não há mudança na direção do fluxo de ar. Eles podem ser do tipo axial de palhetas, axial tubular e de hélice. Produzem pressão mais baixa do que os ventiladores centrífugos. Os ventiladores de hélice são capazes de altas vazões em baixas pressões. Os ventiladores axiais tubulares têm capacidade de baixa/média pressão e alta vazão. Os ventiladores axiais de palhetas possuem palhetas guia na entrada ou na saída, apresentando alta pressão e capacidade de vazão média.
• Portanto, compressores, ventiladores e sopradores são amplamente utilizados nos setores municipal, industrial, de petróleo e gás, de mineração e agrícola, devido às suas diversas aplicações, sejam elas simples ou complexas. A vazão de ar necessária no processo, juntamente com a pressão de saída requerida, são fatores-chave que determinam a seleção do tipo e tamanho de um ventilador. O projeto da carcaça e do duto do ventilador também influencia sua eficiência.
  

  Sopradores

  Um soprador é um equipamento ou dispositivo que aumenta a velocidade do ar ou gás ao passar por rotores equipados. São utilizados principalmente para o fluxo de ar/gás necessário para exaustão, aspiração, resfriamento, ventilação, transporte, etc. Na indústria, também são conhecidos como ventiladores centrífugos. Em um soprador, a pressão de entrada é baixa e a pressão de saída é mais alta. A energia cinética das pás aumenta a pressão do ar na saída. Os sopradores são utilizados principalmente em indústrias que exigem pressões moderadas, onde a pressão é maior que a de um ventilador e menor que a de um compressor.

  Tipos de sopradores:Os sopradores também podem ser classificados como sopradores centrífugos e sopradores de deslocamento positivo. Assim como os ventiladores, os sopradores utilizam pás com diversos formatos, como pás curvadas para trás, pás curvadas para frente e pás radiais. Geralmente são acionados por motores elétricos. Podem ser unidades de estágio único ou múltiplo e utilizam impulsores de alta velocidade para gerar velocidade no ar ou em outros gases.

  Os sopradores de deslocamento positivo são semelhantes às bombas PDP, que comprimem o fluido, aumentando assim a pressão. Este tipo de soprador é preferível ao soprador centrífugo quando se exige alta pressão no processo.

  Aplicações de compressores, ventiladores e sopradores

  Compressores, ventiladores e sopradores são usados ​​principalmente em processos como compressão de gás, tratamento de água, aeração, ventilação, movimentação de materiais, secagem de ar, etc. Aplicações de ar comprimido são amplamente utilizadas em diversos setores, como aeroespacial, automotivo, químico, eletrônico, alimentício, de bebidas, manufatura em geral, fabricação de vidro, hospitalar/médico, mineração, farmacêutico, de plásticos, geração de energia, produtos de madeira e muitos outros.

  A principal vantagem de um compressor de ar reside em sua utilização na indústria de tratamento de água. O tratamento de águas residuais é um processo complexo que exige a decomposição de milhões de bactérias, bem como de resíduos orgânicos.

  Os ventiladores industriais também são usados ​​em diversas aplicações, como nas áreas química, médica e automotiva.agrícola,mineraçãoAs indústrias de processamento de alimentos e construção civil podem utilizar ventiladores industriais em seus respectivos processos. Eles são usados ​​principalmente em diversas aplicações de resfriamento e secagem.

  Os sopradores centrífugos são usados ​​rotineiramente em aplicações como controle de poeira, fornecimento de ar para combustão, sistemas de resfriamento e secagem, aeradores de leito fluidizado com sistemas de transporte pneumático, etc. Os sopradores de deslocamento positivo são frequentemente usados ​​em transporte pneumático, aeração de esgoto, lavagem de filtros e pressurização de gases, bem como para movimentação de gases de todos os tipos nas indústrias petroquímicas.

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